常見的疼痛研究模型及方法
疼痛是機(jī)制非常復(fù)雜的神經(jīng)活動(dòng)。疼痛研究已經(jīng)成為當(dāng)前神經(jīng)科學(xué)研究的重要課題之一。由于疼痛機(jī)制的復(fù)雜性，使得在患者身上研究與疼痛有關(guān)的神經(jīng)機(jī)制成為不可能的事。因而，我們的研究需要相應(yīng)的動(dòng)物模型。本章介紹了在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究中常用的疼痛動(dòng)物模型。在概要介紹了疼痛研究的意義及其現(xiàn)狀之后，重點(diǎn)介紹了在生理痛研究和急性、慢性病理痛研究中所應(yīng)用的動(dòng)物模型。生理痛的模型即常用的動(dòng)物傷害性感受閾測定法；急性病理痛的模型則主要是各種急性炎癥模型模型；慢性病理痛的模型則包括慢性炎癥模型和慢性神經(jīng)損傷模型。
前言
疼痛(pain)是人們一生中經(jīng)常遇到的不愉快的感覺。它提供軀體受到威脅的警報(bào)信號(hào)，是生命不可缺少的一種特殊保護(hù)功能。另一方面，它又是各種***常見的癥狀，也是當(dāng)今困擾人類健康*嚴(yán)重的問題之一。近年來，僅在美國就有三至四千萬人患有慢性痛。據(jù)估計(jì)，美國每年用于**慢性痛的費(fèi)用約為400~600億美元；澳大利亞每年用于**疼痛的費(fèi)用占全部醫(yī)療費(fèi)用的40%。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和人類生活水平的提高，烈性傳染病逐漸得到控制，疼痛在人的身心痛苦和醫(yī)療費(fèi)用消耗上的相對(duì)地位將越來越重要。
由于難以在人體對(duì)疼痛進(jìn)行深入的機(jī)制研究，有必要建立疼痛的動(dòng)物模型。但疼痛是是包括性質(zhì)、強(qiáng)度和程度各不相同的多種感覺的復(fù)合，并往往與自主神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)反應(yīng)、心理和情緒反應(yīng)交織在一起，它既不是簡單地與軀體某一部分的變化有關(guān)，也不是由神經(jīng)系統(tǒng)某個(gè)單一的傳導(dǎo)束、神經(jīng)核和神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行傳遞的，所以很難將某種客觀指標(biāo)與疼痛直接聯(lián)系起來。因而，我們只能根據(jù)模型動(dòng)物對(duì)傷害性刺激的保護(hù)反應(yīng)和保護(hù)性行為來推測它們的疼痛程度。
傷害性感受(nociception)和痛覺是兩個(gè)有密切關(guān)系但又不相同的概念。前者是指**神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)由于傷害性感受器的激活而引起的傳入信息的加工和反應(yīng)，以提供組織損傷的信息；痛覺則是指上升到感覺水平的疼痛感覺。兩者之間有時(shí)并沒有嚴(yán)格的相關(guān)性。
生理痛模型與常用的痛閾測定法
概述
為了能夠?qū)ν从X現(xiàn)象及其機(jī)制作深入細(xì)致的觀察，特別是在**神經(jīng)系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)水平研究痛覺機(jī)制，必須建立動(dòng)物的痛覺模型。又由于痛覺是意識(shí)水平的感覺，我們無法確定動(dòng)物是否具有痛覺，只能觀察其對(duì)傷害性刺激的行為反應(yīng)。因而在下文的描述中有時(shí)用傷害性感受閾(nociceptive threshold)取代痛閾(pain threshold)。
正常情況下，疼痛是機(jī)體對(duì)外界傷害性刺激的感受，它是一種報(bào)警系統(tǒng)，提示實(shí)存的或潛在的組織損傷的可能性。如果這種傷害性刺激是可以回避的，那么痛覺就是一種具有完全的積極意義的感覺形式，稱為生理痛。這種意義上的疼痛模型實(shí)際上就是對(duì)傷害性感受閾的測量。它是通過觀察動(dòng)物對(duì)傷害性溫度和機(jī)械刺激的逃避反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。
如果動(dòng)物遇到無法逃避的傷害性刺激，就會(huì)引起它的情緒反應(yīng)，發(fā)出嘶叫聲。這是需要**神經(jīng)**配合的反應(yīng)，并且不受局部運(yùn)動(dòng)功能的影響。因而，在傷害性刺激下引起的嘶叫反應(yīng)也可以作為傷害性感受閾的測量指標(biāo)。
熱輻射-逃避法
這是*常見的傷害性感受閾測量方式。*常用的有熱輻射-甩尾法、熱輻射-甩頭法和熱輻射-抬足法。
熱輻射-甩尾法
以大鼠為例。先將大鼠固定在特制的塑料筒中，令其尾部暴露在外并自然下垂，待動(dòng)物安靜20分鐘后再予測定。輻射熱源可采用8.75毫米放映燈泡(電壓為18.5伏，可調(diào)節(jié))，經(jīng)透鏡聚焦后發(fā)射出直徑約4毫米的光束，照射相當(dāng)于尾部中、下三分之一交界處的皮膚(光源與尾部皮膚必須緊密相貼)；采用與光源并聯(lián)的電子計(jì)時(shí)器同步記錄照射持續(xù)時(shí)間，即當(dāng)照射開始同時(shí)啟動(dòng)秒表，當(dāng)動(dòng)物尾部出現(xiàn)明顯逃避應(yīng)時(shí)，關(guān)閉光源并同時(shí)停止計(jì)時(shí)。所測得的時(shí)間間隔即為甩尾反應(yīng)潛伏期(Tail-Flick Latency, TFL)。
一般在正式測量之前先調(diào)節(jié)電壓，使TFL值保持在4~6秒左右，然后每5分鐘測定一次，取三次測定的平均值作為基礎(chǔ)傷害性感受閾。若動(dòng)物在鎮(zhèn)痛作用下TFL延長至超過15秒，則停止照射并以15秒作為甩尾潛伏期的上限，以免照射過久灼傷皮膚。
用類似的方法也可以在小鼠測定其熱輻射-甩尾反應(yīng)潛伏期。
熱輻射-甩頭法
一般用家兔作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。先將家兔用特制的布帶懸空吊起，令其四肢自由伸展，并蒙蔽其眼睛。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)用彎剪刀小心剪去口唇部胡須。待動(dòng)物安靜后，用上述同樣的光源照射家兔口唇，等待其明顯的逃避反應(yīng)(將頭部移開)。利用同樣的電子計(jì)時(shí)器測定此反應(yīng)的潛伏期。計(jì)算方法如上所述。注意其*長照射時(shí)間不要超過10秒。
熱輻射-抬足法
仍以大鼠為例，將大鼠固定在特制塑料筒中，令其后肢暴露在外。待動(dòng)物安靜后，用同樣的輻射光源照射其后足掌底部；或令大鼠自由站立于玻璃板上，將輻射光源置于玻璃板下，隔玻璃照射足底。測定其逃避反應(yīng)(抬足)出現(xiàn)的潛伏期。以15秒為其*長照射時(shí)間的上限。
冷水、熱水刺激逃避法
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可以是大鼠或小鼠。刺激部位可以選擇尾尖或后足。將動(dòng)物適當(dāng)固定后，令尾尖或后足自然下垂。待動(dòng)物安靜后，將被刺激部位浸于10°C的冷水或46°C的熱水中，記錄從開始浸入到被刺激部位逃離水面或出現(xiàn)明顯掙扎行為的時(shí)間作為傷害性感受閾。仍以15秒為*長刺激時(shí)間的上限。
機(jī)械刺激-逃避法
又稱為Randall-Selitto反應(yīng)。一般選用大鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。動(dòng)物置于特制塑料固定筒內(nèi)，用Randall-Selitto反應(yīng)測定儀給鼠后足跖部施加以恒定速率連續(xù)遞增的壓力。當(dāng)其后足縮回時(shí)，即停止加壓并讀出此時(shí)之壓力數(shù)值(mmHg)，以此壓力-縮腿閾(Paw-Withdrawal Threshold, PWT)作為傷害性感受閾。先測定三次PWT，每次測定間隔5min，取其平均值作為基礎(chǔ)閾值；以后測定所得結(jié)果均與它比較，并以150%作為PWT升高的上限以免損傷局部組織。
另一種方法是，每次給動(dòng)物足底施加恒定的壓力，記錄從開始加壓至動(dòng)物做出逃避反應(yīng)的時(shí)間，以此時(shí)間作為傷害性感受閾。
機(jī)械刺激-嘶叫法
此方法一般以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。采用的固定方法與前節(jié)相同，但給予動(dòng)物不可逃避的刺激，記錄動(dòng)物發(fā)出嘶叫時(shí)的壓力數(shù)值(當(dāng)采用連續(xù)遞增的壓力時(shí))或時(shí)間潛伏期(當(dāng)采用恒定壓力時(shí))。
電刺激-嘶叫法
本法同樣以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。刺激部位可以是尾部或后足。首先將動(dòng)物適當(dāng)固定，并將一對(duì)不銹鋼針刺激電極插入待測部位(兩極間距1cm)，待動(dòng)物安靜后給刺激電極通以頻率為50Hz的方波刺激，逐漸增大電流強(qiáng)度，記錄動(dòng)物開始發(fā)出嘶叫時(shí)的刺激強(qiáng)度，作為其傷害性感受閾。
急性病理性疼痛模型
概述
當(dāng)疼痛并非由外部環(huán)境原因所致時(shí)，疼痛感覺將持續(xù)而無法逃避，此時(shí)的疼痛就屬于病理性疼痛范圍。病理性疼痛按其病程可分為急性和慢性兩大類。前者多由確定的損傷或炎癥反應(yīng)所致，當(dāng)損傷痊愈或炎癥消失時(shí)，疼痛即可消除。后者則多由難以消除的慢性炎癥或神經(jīng)病變所致，病程常遷延很久。
本節(jié)將介紹三種急性病理性疼痛模型：模擬腹腔炎癥的扭體模型、模擬軀體炎癥的福爾馬林致痛模型和白陶土-鹿角菜膠炎癥模型。
扭體模型
本模型可采用小鼠或大鼠。有多種刺激物都可誘發(fā)動(dòng)物扭體(writhing)行為。*常見的刺激物是醋酸(acetic acid)。將1克阿拉伯膠(arabic gum)加入9ml濃度為1%的醋酸溶液中，再注入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)，觀察注射后90分鐘期間每15分鐘內(nèi)出現(xiàn)典型扭體癥狀的次數(shù)。
該模型可以模擬腹腔炎癥引起的**癥狀，常用于鎮(zhèn)痛**的篩選。即觀察**處理組與安慰劑組扭體癥狀的差別，以確定該**是否具有鎮(zhèn)痛效應(yīng)以及其劑量-效應(yīng)曲線。
福爾馬林致痛模型
本模型的目的是模擬急性組織損傷所致的持續(xù)性疼痛。一般以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。在動(dòng)物一肢足背皮下注射稀釋的福爾馬林(formalin)溶液，導(dǎo)致動(dòng)物的行為改變?nèi)绨察o時(shí)的屈腿、運(yùn)動(dòng)時(shí)的跛行以及舔足等。這些行為的程度(如舔足時(shí)間)與福爾馬林濃度成正比，一般認(rèn)為它是疼痛的象征。此外，其它行為如理毛、探索和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)等也受福爾馬林注射的影響。具體做法如下：
將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分為若干組，其中福爾馬林組在一肢足背皮下注射稀釋的福爾馬林溶液50ml，濃度在0.1%~10%之間。對(duì)照組動(dòng)物將注射針刺入同部位注射等體積的生理鹽水。注射后，將動(dòng)物置于觀察籠中，在動(dòng)物不能察覺的前提下記錄其在60分鐘內(nèi)對(duì)注射側(cè)和對(duì)側(cè)后足的舔足時(shí)間。每隔5分鐘計(jì)算一次舔足分?jǐn)?shù)(即總舔足時(shí)間)。另外一種評(píng)分方法是，按如下的四級(jí)評(píng)分：0=注射足承擔(dān)正常重量；1=運(yùn)動(dòng)時(shí)跛行、休息時(shí)足輕觸地面；2=注射足抬高，*多用指甲觸地；3=出現(xiàn)針對(duì)注射足的舔、咬和理毛行為。
必須注意的是，動(dòng)物應(yīng)事先訓(xùn)練10天使之適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境及手捉等處理。動(dòng)物應(yīng)飼養(yǎng)在恒定的晝夜節(jié)律(光照時(shí)間)環(huán)境中，且觀察應(yīng)當(dāng)在“暗夜期”在暗紅色光線下進(jìn)行。
本模型的各種癥狀普遍分為兩個(gè)時(shí)相：前5分鐘為**相，20~60分鐘為**相。兩相均可用于實(shí)驗(yàn)，但以**相為常用。據(jù)認(rèn)為，使用1.5%的福爾馬林劑量加上綜合的評(píng)分方法具有*強(qiáng)的分辨痛程度的能力。
Clavelou等人新近提出了一種用于面部的福爾馬林致痛模型。他們把不同濃度的福爾馬林溶液(0.2~10%)皮下注射到大鼠的右上唇，對(duì)照動(dòng)物則注射鹽水。注射后，立即把動(dòng)物放在觀察箱中觀察45分鐘。記錄注射后每3分鐘時(shí)間內(nèi)動(dòng)物用同側(cè)前肢或后肢摩擦注射部位的秒數(shù)作為痛分?jǐn)?shù)。注射后動(dòng)物呈現(xiàn)出類似的兩相痛敏。結(jié)果表明濃度在0.5~2.5%之間的福爾馬林溶液*有利于觀察疼痛強(qiáng)度的變化情況。
白陶土-鹿角菜膠炎癥模型
本模型的目的是模擬亞急性炎癥所引起的疼痛。白陶土(Kaolin)是一種細(xì)顆粒狀物質(zhì)，成分為氧化鋁，在此起機(jī)械刺激作用；鹿角菜膠(carrageenan)是由水生植物鹿角菜中提取的膠體物質(zhì)，具有過敏刺激作用。鹿角菜膠單獨(dú)實(shí)驗(yàn)即可誘發(fā)炎癥，若與白陶土合并使用，則炎癥更為強(qiáng)烈。
可采用家兔或大鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。今以大鼠為例。關(guān)節(jié)炎的引發(fā)分為兩步：首先將動(dòng)物麻醉(可用戊***鈉或水合氯醛)，由一側(cè)后肢足底注入4%白陶土混懸液0.1ml，并按摩5分鐘使之在組織中分散。在**次注射的1小時(shí)后，再注入2%鹿角菜膠溶液0.05ml并按摩5分鐘。以**次注射的時(shí)間作為致炎開始時(shí)間。
炎癥過程一般在**次注射后2小時(shí)內(nèi)開始。動(dòng)物后足明顯**，皮溫顯著升高，PWT值顯著降低，呈現(xiàn)類似痛敏的癥狀。這些癥狀一般能持續(xù)至**次注射后12小時(shí)以上，24小時(shí)后基本復(fù)原。因而本模型屬于亞急性炎癥痛模型范圍。本模型亦可采用關(guān)節(jié)腔注射。
此模型適合進(jìn)行急**理實(shí)驗(yàn)以及比較炎癥發(fā)作前后變化的電生理實(shí)驗(yàn)。
慢性病理性疼痛模型
概述
臨床上持續(xù)超過6個(gè)月的疼痛即被視為慢性痛。慢性病理性痛的特征是，疼痛持續(xù)時(shí)間長，一般均涉及機(jī)體的系統(tǒng)性病變(如**反應(yīng)異常或神經(jīng)系統(tǒng)的異常)。其疼痛沒有明顯的外界刺激作為誘因或疼痛程度與局部的病變之嚴(yán)重性不成比例。在這個(gè)意義上，癌癥痛不屬于慢性痛，因?yàn)樗哂忻鞔_的局部持續(xù)刺激，應(yīng)當(dāng)屬于急性痛的持續(xù)狀態(tài)。
慢性病理性疼痛模型主要分為兩大類型：炎癥性及神經(jīng)源性。
炎癥痛模型
炎癥是疼痛*常見的原因。很多原因不明的疼痛疾患實(shí)際上是由于軟組織的無菌性炎癥所致。因而，在動(dòng)物模型上研究炎癥痛的特征、機(jī)制，可能為理解疼痛及尋找有效的鎮(zhèn)痛方法提供幫助
我們介紹3種慢性炎癥痛模型，均是以福氏佐劑作為致炎物質(zhì)的。它們是：多發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)炎，單發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)周圍炎和單發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)腔炎模型。
多發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)炎模型
本模型系采用每毫升含干重為1毫克結(jié)核桿菌的高濃度福氏佐劑，向大鼠尾根部或足底作皮內(nèi)注射。溶劑采用4份石蠟油、4份生理鹽水和1份乳化劑(Falba或Aracel A)混和而成。注射后77~90%的大鼠會(huì)出現(xiàn)一定的持續(xù)時(shí)間不等的關(guān)節(jié)炎癥。動(dòng)物的一側(cè)或雙側(cè)后肢通常首先出現(xiàn)改變，出現(xiàn)多個(gè)關(guān)節(jié)的**；其次是前肢和尾部出現(xiàn)關(guān)節(jié)炎癥。根據(jù)動(dòng)物受累及的關(guān)節(jié)數(shù)目及其行為表現(xiàn)，可以對(duì)此炎癥的嚴(yán)重程度予以評(píng)價(jià)。多數(shù)動(dòng)物在第18~25天內(nèi)病情*為嚴(yán)重。
福氏佐劑是一種**佐劑，可以加強(qiáng)機(jī)體對(duì)抗原產(chǎn)生**的能力。本模型所誘導(dǎo)的是動(dòng)物的**反應(yīng)性炎癥，其目的是模擬某些自身**性**如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。多發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)炎是*早提出的關(guān)節(jié)炎模型之一。利用此模型曾經(jīng)做了大量工作。這一模型適合于進(jìn)行抗類風(fēng)濕的**研究和自身**性**的研究。用于作為疼痛模型時(shí)，其缺點(diǎn)是病變范圍過于廣泛，除了多個(gè)關(guān)節(jié)均有炎癥反應(yīng)以外，往往伴隨有機(jī)體多個(gè)器官系統(tǒng)(包括**神經(jīng)系統(tǒng))的**性病變。這一情況限制了它在疼痛研究特別是疼痛的**神經(jīng)機(jī)制研究中的廣泛應(yīng)用。
單發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)周圍炎模型
為了避免上述模型的缺點(diǎn)，同時(shí)又要利用佐劑造成慢性的炎癥反應(yīng)，人們采用了單發(fā)關(guān)節(jié)炎周圍炎模型。其制作方法是：把0.15ml完全福氏佐劑(內(nèi)含0.1%滅活結(jié)核桿菌)注射到動(dòng)物后肢足底，造成關(guān)節(jié)周圍局部組織的炎癥反應(yīng)。該模型的技術(shù)要點(diǎn)是：佐劑應(yīng)注射至皮下而非皮內(nèi)，注射后要按住針孔按摩數(shù)分鐘以促進(jìn)**擴(kuò)散。注射1天后，局部即呈現(xiàn)明顯的**、自我保護(hù)和運(yùn)動(dòng)障礙現(xiàn)象。
本模型病程約為7周。局部在第1周內(nèi)對(duì)輻射熱呈現(xiàn)痛敏，第1~3周內(nèi)對(duì)機(jī)械壓力呈現(xiàn)痛敏。其局部腫脹需要6~7周才能完全恢復(fù)。除利用上述方法測量傷害性感受過敏情況以外，還可以評(píng)定其關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況。包括下述三項(xiàng)內(nèi)容：(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)評(píng)分；(2)站立姿態(tài)評(píng)分；(3)肢體僵硬狀態(tài)評(píng)分。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表50-1。
本模型避免了多發(fā)性關(guān)節(jié)炎的病變過廣和發(fā)病率不高的缺點(diǎn)。但它本身也存在一些不足：首先，本模型痛敏持續(xù)時(shí)間較短，只有1~3周；其次，盡管模型動(dòng)物表現(xiàn)出明顯的自我保護(hù)行為(痛敏存在的標(biāo)志)，但其機(jī)械和熱痛敏卻不易引出。
單發(fā)性佐劑關(guān)節(jié)腔炎模型
表50-1 動(dòng)物后肢運(yùn)動(dòng)、站立及肌僵評(píng)分法
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
分?jǐn)?shù)
運(yùn)動(dòng)評(píng)分
動(dòng)物只能躺著
0
動(dòng)物只能爬行
1
動(dòng)物可行走，但較困難
2
動(dòng)物可行走或快跑，但較困難
3
動(dòng)物可正常行走或快跑
4
站立評(píng)分
動(dòng)物只能三足站立
0
動(dòng)物關(guān)節(jié)炎足可觸地，但足趾蜷曲
1
動(dòng)物關(guān)節(jié)炎足可支持部分體重
2
動(dòng)物四肢平等支持體重
3
肢體僵硬評(píng)分(每足*大分值為2分)
肢體伸展受限
1
肢體屈曲受限
1
為了解決前述模型存在的問題，本模型將高濃度的福氏佐劑(含有300mg結(jié)核菌素)直接注射到大鼠后肢踝關(guān)節(jié)腔中(注射體積為0.05ml)，從而導(dǎo)致一個(gè)具有急性、慢性兩相的高度局限的關(guān)節(jié)炎癥。具體制作方法如下：
將50毫克滅活結(jié)核菌素加入由6ml石蠟油、4ml生理鹽水和1ml吐溫80組成的混和物中，充分混和并在120°C下高壓處理20分鐘。然后冷藏保存，至使用前加溫并徹底混和。
注射時(shí)，在麻醉下將動(dòng)物后肢踝關(guān)節(jié)伸展，在外踝后的凹陷處刺入注射針頭，然后轉(zhuǎn)向足趾方向，在脛骨、腓骨和距骨之間的縫隙處刺入踝關(guān)節(jié)囊。刺入大約3mm時(shí)可體會(huì)到落空感，此時(shí)推注福氏佐劑。若確實(shí)刺入關(guān)節(jié)囊，則在推注0.05ml之后將感到極強(qiáng)的阻力。
該模型在注射后第1周內(nèi)出現(xiàn)急性炎癥，以**、體重增長減慢、直立行為減少和運(yùn)動(dòng)減弱為特征；第3周開始出現(xiàn)慢性炎癥。痛行為表現(xiàn)為探索和直立行為顯著減少，PWT顯著降低而呈現(xiàn)痛敏狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)減弱現(xiàn)象也進(jìn)一步加重。此時(shí)屈、伸關(guān)節(jié)評(píng)分(將動(dòng)物肢體作被動(dòng)屈伸，屈曲時(shí)出現(xiàn)縮腿反應(yīng)為1分，出現(xiàn)嘶叫也為1分，共2分，反復(fù)5次計(jì)算總分；伸展時(shí)亦做同樣評(píng)分)也顯著增高，提示存在明顯的痛敏。
小結(jié)
如上所述，在三類關(guān)節(jié)炎模型中，多發(fā)佐劑性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率較低，動(dòng)物全身病變較為嚴(yán)重，且常涉及其它系統(tǒng)尤其是**神經(jīng)系統(tǒng)的病變，對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)功能研究會(huì)有一定程度的影響。這種模型也常受到國際動(dòng)物保護(hù)組織的批評(píng)。單發(fā)性關(guān)節(jié)周圍炎模型制作簡單，發(fā)病局限，但炎癥持續(xù)時(shí)間較短，可用于短期疼痛的神經(jīng)機(jī)制研究，但作為長期的慢性痛模型并不適當(dāng)。單發(fā)佐劑性關(guān)節(jié)腔炎模型持續(xù)時(shí)間長，其臨床癥狀比較易于定量研究，且發(fā)病只局限于關(guān)節(jié)局部，是一種進(jìn)行長期慢性炎癥痛狀態(tài)下神經(jīng)系統(tǒng)功能改變的理想模型。
神**模型
神經(jīng)源性痛指由外傷或疾患導(dǎo)致的外周神經(jīng)、脊髓背根、脊髓或腦內(nèi)某些區(qū)域的病損所致的疼痛。它具有幾種不同類型的特征性異常痛感覺。自發(fā)痛*為常見，可能是持續(xù)的表面灼痛，或深部的酸痛；也可表現(xiàn)為電擊樣的發(fā)作性痛?；颊叱１憩F(xiàn)為對(duì)熱、冷及機(jī)械刺激的痛敏和痛覺異常(指將通常的非痛刺激感受為疼痛)。神經(jīng)源性痛的機(jī)理不明，臨床**效果也常不令人滿意。
由于臨床癥狀的千變?nèi)f化，對(duì)神經(jīng)源性痛進(jìn)行臨床研究是很困難的。因此，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上重現(xiàn)這種狀況對(duì)于有關(guān)研究具有重要意義。人們已經(jīng)制備了幾種有關(guān)的動(dòng)物模型，可以很好地模擬幾種神經(jīng)源性痛。
**神經(jīng)系統(tǒng)損傷性神經(jīng)源性痛模型
在人類，腦和脊髓某些部位的損傷可導(dǎo)致**性疼痛?，F(xiàn)在已知所謂“丘腦痛”是由于丘腦、腦干或皮層損傷(一般是由于腦血管意外)造成的；但在動(dòng)物模型中類似情況的研究相對(duì)較少。
脊髓損傷也可以導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)源性痛。目前有兩種有關(guān)的大鼠模型。應(yīng)用得*多的是Hao等提出的光化學(xué)損傷模型。動(dòng)物在麻醉下做一側(cè)頸靜脈插管。然后在背部中線切開皮膚，暴露T8-T12節(jié)段的椎體。將Erythrosin B染料溶解在生理鹽水中作靜脈注射，在5分鐘內(nèi)達(dá)到32.5mg/kg體重的劑量。注射后，動(dòng)物立即置于波長為514.5nm的氬離子激光照射之下，將刀口形激光束對(duì)準(zhǔn)T10節(jié)段椎體(相當(dāng)與脊髓T11~12)照射1、5或10分鐘。所用的激光為平均功率0.16瓦，頻率500赫茲的脈動(dòng)激光(*大鋒功率2.4瓦)。為避免組織過熱，用*大風(fēng)速為6米/秒的電風(fēng)扇盡可能靠近脊柱(距離約5mm)開動(dòng)。照射期間用加熱板將動(dòng)物體溫控制在37至38°C之間。此處理可導(dǎo)致血管內(nèi)的光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致脊髓缺血性損傷。照射之后動(dòng)物出現(xiàn)明顯的異常痛覺，輕觸即可導(dǎo)致動(dòng)物嘶叫，輕刷體側(cè)即可引起明顯激惹。在此期間用von Frey毛所引出的機(jī)械壓力嘶叫閾明顯降低，部分動(dòng)物還出現(xiàn)自發(fā)嘶叫。這種異常痛覺可持續(xù)數(shù)小時(shí)至數(shù)日。異常痛覺的程度及持續(xù)時(shí)間與照射時(shí)間沒有明顯關(guān)系。而且盡管照射1分鐘并無可見的脊髓損傷，異常痛覺仍舊出現(xiàn)。該模型的異常痛覺在照射后4小時(shí)可為2mg/kg**所消除(與假手術(shù)動(dòng)物的一過性異常痛覺現(xiàn)象相同)，但24~48小時(shí)之后即使用較大劑量**(5mg/kg)亦無法消除異常痛覺。
由于**痛敏及**損傷過程一般被認(rèn)為有興奮性氨基酸參與，Yezierski和Park近來提出了另一個(gè)**神經(jīng)損傷模型。他們?cè)诖笫笙挛恍厮韬蜕衔谎鑳?nèi)注射海人酸(quisqualic acid, QA, 劑量為0.3~1.5ml，8.3~125mM)，在此后7~36天內(nèi)動(dòng)物腰-2~5節(jié)段內(nèi)的神經(jīng)元對(duì)機(jī)械刺激及可興奮A和C纖維的坐骨神經(jīng)電刺激的反映均明顯加強(qiáng)，提示這種處理也可以作為一種疼痛模型。
**導(dǎo)致的周圍神經(jīng)性疼痛模型
*常見的周圍神經(jīng)損傷性神經(jīng)源性痛是由兩種**引起的，即帶狀皰疹和糖尿病。
帶狀皰疹可引起嚴(yán)重的疼痛，但大多數(shù)患者在皮疹消失后疼痛亦消失。僅在少數(shù)病例特別是老年人中，疼痛可在皮疹痊愈之后持續(xù)數(shù)月、數(shù)年甚至幾十年。這種皰疹后神**的發(fā)病率隨著人類壽命的延長而日趨增加，但目前尚無法制備類似的動(dòng)物模型。
相反地，嚙齒類動(dòng)物的糖尿病模型很容易制備。Courteix等人用大鼠制備了具有慢性痛行為的糖尿病模型。他們將streptozocin溶解在蒸餾水中給大鼠腹腔注射，劑量為75mg/kg；對(duì)照動(dòng)物只注射蒸餾水。一周后測量尾靜脈血糖水平，只有*終血糖高于14mM的動(dòng)物才被認(rèn)為是合格的糖尿病動(dòng)物。動(dòng)物在注射一周后血糖開始明顯升高，體重增長明顯減慢，在冷、熱水浸尾、壓力-縮腿反應(yīng)和福爾馬林測痛實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)為痛敏。此模型的痛敏和糖尿病臨床癥狀同時(shí)出現(xiàn)，因而為人類糖尿病性神**的研究提供了可能性。
外傷導(dǎo)致的周圍神經(jīng)性疼痛模型
首先應(yīng)指出的模型是Wall等人的“神經(jīng)瘤”模型。大鼠或小鼠在麻醉和無菌操作下，在股段中部切斷后肢坐骨神經(jīng)，然后縫合肌肉和皮膚，并給予一定量的**素以消除術(shù)后感染。術(shù)后動(dòng)物飼養(yǎng)在正常的晝夜節(jié)律光照下，可存活一年以上。術(shù)后定期觀察動(dòng)物的自殘行為。自殘一般從咬趾甲開始，逐步向前發(fā)展。有些動(dòng)物可以咬到踝關(guān)節(jié)附近。評(píng)分方法：若有一個(gè)或以上的趾甲被咬掉則給1分(由于趾甲不斷增長，這種現(xiàn)象可能有時(shí)出現(xiàn)，有時(shí)又消失)；每有一節(jié)足趾的遠(yuǎn)端被咬掉再加1分；每有一節(jié)足趾的近端被咬掉再加1分。因而，若所有的趾甲和所有足趾的每一部分都被咬掉，動(dòng)物將得到11分。當(dāng)動(dòng)物得到11分時(shí)，即處死動(dòng)物。一般術(shù)后一周內(nèi)即出現(xiàn)少量自殘現(xiàn)象，10周后平均自殘可達(dá)4分。
其次是Bennett和Xie提出的“坐骨神經(jīng)部分結(jié)扎”模型。大鼠麻醉后，在股段中部切開皮膚和肌肉，暴露坐骨神經(jīng)干。將約7厘米的神經(jīng)游離出來，并用4.0號(hào)鉻制腸線在其上作4道較松的結(jié)扎，結(jié)扎間距約1厘米。因而受損神經(jīng)長度約為4~5厘米。結(jié)扎程度以在40倍放大鏡下觀察有形變但不影響神經(jīng)被膜表明的血管流通為準(zhǔn)，有時(shí)可見暴露區(qū)周圍肌肉的短暫收縮。結(jié)扎后按層縫合。對(duì)側(cè)坐骨神經(jīng)也同樣暴露但不予結(jié)扎。術(shù)后1周到10天，動(dòng)物即出現(xiàn)明顯的熱痛敏，而且動(dòng)物后肢出現(xiàn)異常痛覺現(xiàn)象，患肢不敢觸地，對(duì)寒冷刺激也更加敏感。
Seltzer等人提出了另一個(gè)“坐骨神經(jīng)半結(jié)扎”模型。大鼠在麻醉及無菌操作下在股段高位暴露右側(cè)坐骨神經(jīng)。在25倍放大鏡下，在坐骨神經(jīng)干向后二頭肌和半腱肌分支處的遠(yuǎn)端小心地將神經(jīng)背側(cè)與周圍組織分離開來，用小止血鉗夾住神經(jīng)背側(cè)(注意勿將神經(jīng)擠壓在其下的組織上)，將一條8-0號(hào)硅制絲線縫入神經(jīng)干內(nèi)，使神經(jīng)的背側(cè)3/1~2/1被收在線套內(nèi)。然后扎緊線套。肌肉和皮膚均用棉線縫合。假手術(shù)組只作切開暴露和縫合。從術(shù)后數(shù)小時(shí)起直到此后數(shù)月之內(nèi)，動(dòng)物均表現(xiàn)出明顯的同側(cè)后肢保護(hù)行為和舔足行為的增加，提示自發(fā)痛的存在。足底區(qū)域?qū)π约胺莻π源碳け憩F(xiàn)出同等的過敏現(xiàn)象，但無自殘現(xiàn)象出現(xiàn)。動(dòng)物還表現(xiàn)出對(duì)觸覺的異常痛感覺和對(duì)激光脈沖熱刺激縮腿閾的雙側(cè)降低，但只有同側(cè)對(duì)閾上刺激表現(xiàn)出過度的反應(yīng)，提示熱痛敏現(xiàn)象的存在。對(duì)銳利性壓迫機(jī)械刺激的痛敏則雙側(cè)均存在。據(jù)認(rèn)為，該模型的痛敏現(xiàn)象與交感神經(jīng)傳出的關(guān)系極為密切。
冷凍鎮(zhèn)痛是一種臨床技術(shù)，即通過對(duì)周圍神經(jīng)的冷凍實(shí)現(xiàn)對(duì)術(shù)后痛或慢性痛的鎮(zhèn)痛**目的。有趣的是Deleo等人卻利用類似的技術(shù)提出了模擬神經(jīng)源性痛的坐骨神經(jīng)的冷凍損傷模型(sciatic cryoneurolysis, SCN)。他們使用溫度為-60°C的冷凍探頭按照30/5/30秒的冷凍/解凍/冷凍周期處理坐骨神經(jīng)干，每一次冷凍都在神經(jīng)干上形成一個(gè)小冰球。冷凍處理后動(dòng)物均出現(xiàn)一定程度的自殘現(xiàn)象，自手術(shù)后第4天開始，至第14天達(dá)到高峰。并且此種自殘并未發(fā)生在神經(jīng)功能暫時(shí)喪失的冷凍后即刻，而是伴隨著感覺功能的恢復(fù)而出現(xiàn)，表明這是一種神經(jīng)源性痛敏的模型。
為解釋神經(jīng)損傷模型的機(jī)制，近來Maves等人制作了一種酸性環(huán)境神**模型。他們把酸化了的生理鹽水(pH=3.5和pH=5)用微動(dòng)泵持續(xù)7天灌流給未加束縛的大鼠坐骨神經(jīng)，結(jié)果作為對(duì)照組(灌注正常pH=7生理鹽水)的大鼠沒有任何痛敏跡象，而酸化生理鹽水組大鼠的后足底出現(xiàn)進(jìn)行性熱痛敏，第6天達(dá)到*高峰；其中pH=5組在第12天恢復(fù)正常，而pH=3.5組的熱痛敏持續(xù)15天以上。這種模型提供了一種簡單的模擬神經(jīng)源性痛的方法。
小結(jié)
神**是臨床上常見的嚴(yán)重而難于**的疼痛性疾患。上述的幾種模型分別在一定程度是模擬了相應(yīng)的臨床疼痛疾患。但也有一些神**如皰疹后神**、三叉神**等，目前尚無法制備相應(yīng)的動(dòng)物模型進(jìn)行研究。這方面的有關(guān)模型還有待于進(jìn)一步開發(fā)。
結(jié)語
本章敘述了某些生理性和病理性疼痛動(dòng)物模型的建立方法。毫無疑問，動(dòng)物模型的建立將為相應(yīng)的疼痛性疾患的診斷和**研究提供幫助。已有的研究結(jié)果表明，不同類型的疼痛模型，其**過程有很大的差異。這表明，疼痛可能并非由簡單的**機(jī)制決定；痛覺調(diào)質(zhì)以及疼痛本身可能涉及若干**機(jī)制的復(fù)雜組合。比較不同疼痛模型的**機(jī)制，可能有助于揭示疼痛的真正**本質(zhì)，從而使我們對(duì)疼痛現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和臨床療效均獲得飛躍式的提高。這樣的比較研究也可能為我們理解某些目前尚不知其病因因而無法制備相關(guān)模型的疼痛疾患，并為這些疾患的**提供幫助。
